تحقیق مقاله موقعیت جغرافیایی

پیشگفتار

از آن زمانی که انسان پا به عرصه گیتی نهاد و شروع به درنوردیدن کره زمین نمود. به نوعی مجبور بود بداند که هر لحظه چه موقعیت جغرافیایی دارد وهمچنین بداند که ، به کدام سمت باید برود، پس مسئله ناوبری یک مشکل اساسی برای بشر بوده که دراعصار مختلف انواعی برای آن بوجودآمده، ولی تا امروز هر کدام از آنها مشکلات خاص خود را داشته است. انسانهای اولیه وقتی که می خواستند به مقصدی مسافرت نمایند برای خود شاخص هایی طبیعی در نظر می گرفتند و جاهایی که این شاخصهای وجود نداشت، توده هایی ازسنگ روی هم جمع می کردند و آن را به عنوان شاخص منظور می نمودند.. اما این شیوه ناوبری برای فاصله های کوتاه مفید بود و علاوه بر این هنگامی که برف روی این توده ها را می پوشاند و یا باران بعضی از آنها را می شست مسافران مقصد خود را گم می کردند. هنگامی که بشر شروع به پیمودن اقیانوسها نمود دیگر این شیوه کاربر نداشت چون نه عوارض طبیعی وجود داشت ونه جایی که به توان درآن سنگها را روی هم انباشت تنها چیزی که می شد روی آن حساب کرد ستاره ها بودند. فینقی ها اولین کسانی بودند که علم ناوبری را پایه گذاری کردند آنها در روز از خورشید و در شب از ستاره قطبی پولاریس[1] جهت هدایت کشتی ها در دریا استفاده می کردند. همچنین با تعیین مسیر حرکت کشتی ها بوسیله علامت گذاری در کنار ساحل وردگیری ومشاهده آنها هدایت انجام می گرفت اما بهر طریق این روش ناوبری نیز خالی از اشکال نبود چرا که فاصله ستاره ها تا زمین آنقدر زیاد بود که به هیچ وجه نمی شد مسافات پیموده شده را اندازه گرفت. از طرفی فقط در شب های صاف ومهتابی می توانستند از ستاره قطبی و سایر ستارگان جهت تعیین مسیر استفاده نمایند.

هر چند با داشتن بهترین وسایل اندازه گیری ستاره ها می توانند بطور تقریبی بشر را در ناوبری راهنمایی کنند.باری به هر جهت با این روش نمی شد حتی بندرگاهها را نیز پیدا کرد. در اینجا لازم است تعریفی از ناوبری داشته باشیم ناوبری علمی است که کشتی ها ویا هواپیماها وسایر وسایل متحرک را از یک نقطه مانند مبدا به نقطه دیگری مانند مقصد هدایت می کند  با پیدایش و گسترش علم الکترونیک انواع مختلف ناوبری رادیویی بوجود آمد. هوانوردی در گذشته و در اوایل قرن بیستم میلادی به علت عدم وجود سیستم های کمک ناوبری در روز با دید مستقیم انجام می گرفت وخلبانان راه عبوری خود را از روی نقطه نشان های مشخص در روی زمین از قبیل ریل های راه آهن جاده های زمینی، دریاچه ها و قلعه های مرتفع بدست می آوردند. در دنیای امروز حمل و نقل هوایی با توجه به افزایش ترافیک هوایی بدون سیستم های کمک ناوبری امری محال و غیرممکن می باشد. گاهی مشاهده می شود پروازی به علت از کارافتادن یکی از سیستم های ناوبری باطل شده و انجام نگرفته است ...!؟ همه شواهد بیانگر حیاتی بودن سیستم های کمک ناوبری می باشند امروزه شاهدیم که هواپیماهای مدرن مسافتی طولانی طی میکنند در این راه احتیاج به وسایل دقیقتری است که دانشمندان را بر آن داشته تا با اختراع و بهره گیری از سیستم دقیق کامپیوتری تا حدود زیادی احتیاجات هواپیماهای امروزی را مرتفع سازند. سیستم های جدید وخودکار کار خلبان را تا اندازه ای سهل و آسان می کند ولی هنوز علم ناوبری جهت خلبانان وصنعت هواپیمایی بسیار لازم وکار ساز است. خلبانان در هنگام شب و تاریکی و یا داخل ابر و بالای ابر به پرواز خود ادامه می دهند تا مسافرین خود را از شهری به شهر دیگر واز کشوری به کشور دیگر برسانند به جز تاریکی وسیاهی خلبان چیز دیگری نمی بیند بنابراین باید امکانات وسایل ودستگاههایی وجود داشته باشند تا پرواز هواپیماها از نقطه ای به نقطه دیگر امکانپذیر گردد.لزوم داشتن یک نظارت کامل بر عملکرد سیستم های ناوبری، جهت رفع عیب های احتمالی، امری ضروری به نظر می رسد. با پیشرفت علم در زمینه های الکترونیک ومخابرات بعضی از سیستم های تحت مراقبت وکنترل از راه دور و از طریق امواج مخابراتی در آمده اند که به جهت سهولت در هدایت هواپیماها بکار گرفته می شوند.

1-1-تعریف سیستم VOR و کاربردهای آن

VOR مخفف کلمه Very High Frequency Omnidirectional Range بوده و فرستنده ای است رادیویی که بر روی زمین نصب شده و بطور اتوماتیک وپیوسته بوسیله ارسال سیگنالهایی در فضا سمت زاویه هواپیمایی را که از این استفاده می کند بر حسب درجه نسبت به شمال مغناطیسی [2] وموقعیت جغرافیایی ایستگاه زمینی مشخص می سازد.

گیرنده هواپیما بادریافت امواج فرستنده VOR وآشکارسازی وآنالیز آن بوسیله انتقال اطلاعات بر روی صفحه نمایشگر مقابل خلبان وی را قادر می سازد که برای سهولت پرواز به سمت [3] یک ایستگاه و یا دور شدن [4] از آن بر روی زاویه ای که نقشه مشخص می کند پرواز نماید. لذا این سیستم می تواند در خدمت ناوبری و سرویس هوانوردی قرار گیرد.

استفاده از این سرویس مخصوصا در شرایط هوای نامطلوب بسیار حائز اهمیت است ومیتواند عامل مهم واساسی در جلوگیری از گمراهی هواپیما در فضا گردد و همچنین کمک نمایدتا هواپیما با رعایت فواصل لازم و مطمئن از موانع وارتفاعات در مسیر صحیح قرار گرفته و به مقصد نزدیک گردد.

بطور کلی از سیستم VOR در صنعت هواپیمایی جهت ناوبری در شرایط زیر استفاده می گردد.

1)تعیین مسیر در شرایط هوای [5]IMC  و پرواز در شرایط IFR [6](پرواز کور):

در این حالت مسیر حرکت هواپیما با توجه به موقعیت ارتفاعات تعیین میگردد. خلبان در مسیری بین دو VOR پرواز کرده تا طی مسافتی از فرستنده اول استفاده کرد ودر فاصله بعدی زاویه را از فرستنده دوم می گیرد یعنی از VOR اول حالت FROM و از VOR دوم حالت TO خواهد داشت.

2)اجرای طرح تقرب:

خلبان با استفاده از VOR هواپیما را از مسیر هوایی[7] به سم فرودگاه هدایت می کند. در حقیقت فرمول یا دستورالعمل حساب شده ای جهت کاستن ارتفاع با توجه به قابلیت هواپیما و فاصله از ایستگاه می باشد تا هنگامیکه هواپیما از ابرها(شرایط IFR) گذشته و باند فرودگاه را در فاصله و ارتفاع مناسب رویت نماید تا خلبان قادر باشد هواپیما را با شیب لازمه بر روی باند هدایت نماید.

3)انصراف از تقرب:

گاهی اوقات اتفاق می افتد که خلبان ارتفاع را تا حدممکن کم نموده ولکن فرودگاه در دید او قرار نمی گیرد و یا به دلائلی باند فرودگاه را نمی تواند مورد استفاده قرار دهد، در این وضعیت بسیار بحرانی، خلبان هواپیما را با استفاده از مانوری که قبلا پیش بینی شده سمت لازم را جهت اوج گیری مجددا ودور شدن از فرودگاه بدست می آورد.

4)ایستایی [8]

در بعضی از مواقع مراقبت پرواز ناگریز است به منظور فاصله دادن بین پروازها ، هواپیماها را در نقطه ای به اصطلاح متوقف سازد و یا اینکه پس از انصراف از تقرب در محدوده بخصوصی منتظر بگذارد و یا زمانیکه دو هواپیما در طول مسیر فاصله کافی از یکدیگر را نداشته باشند لازم است با تاخیر وتوقف دادن هواپیما در نقطه ای فاصله لازم را ایجاد نماید. در این حالت خلبان با استفاده از VOR مسیر مربع یا مستطیل شکلی را به مرکز VOR دور می زند. ابعاد چهار ضلعی فوق بمدت حدود یک و نیم دقیقه پرواز است.

5)خروج هواپیما از فرودگاه و رسیدن به ارتفاع معینی بنام مسیرهای خروجی استاندارد [9]در این حالت هواپیما به محض برخاستن از فرودگاه با استفاده از مسیری که قبلا تعیین گردیده بوسیله VOR در مسیرهای هوایی قرار می گیرد.

6) ورود هواپیما از مسیرهای هوایی به نقطه ابتدای طرح تقرب:

در این حالت نیز هواپیما بوسیله VOR از مسیر هوایی استاندارد خارج شده و مبادرت به کم کردن ارتفاع نموده و به فرودگاه نزدیک می شود.

قبل از اختراع VOR از سیستم های ابتدایی دیگری مانند بیکن و LFR در رنج فرکانس پایین کار می کردند، تاثیرات نویز بر روی پخش آنها زیاد بود وحتی در شرایط بدهوا که استفاده از سیستم بیشتر حس می شد استفاده از آن یا اصلا ممکن نبود و یا دارای خطای بسیار زیاد بود. ایراد دیگری که سیستم های فوق داشتند این بود که اطلاعات زاویه ای به هواپیما نداده وفقط سمت را مشخص می کردند.

سیستم VAR نیز شبیه به بیکن و LFR می کرد به جز آنکه در فرکانس VHF کار می کرد و بنابراین تغییر شرایط جوی سوئی بر عملکرد سیستم فوق نداشت. بعدها با به خدمت گرفتن سیستم VOR نه تنها اثرات نویز و تغییر شرایط جوی بر کارکرد VOR تاثیر چندانی نداشته بلکه اطلاعات اضافه ای که اطلاعات زاویه ای در تمام جهات این سیستم می دهد باعث شده است که استفاده آن در صنعت هوانوردی روز به روز گسترش یابد.

3-3-ویژگیهای فرستنده V.O.R

1-1-3-3-V.O.R باید طوری طراحی وتنظیم شود تا با استفاده از آن خلبان بوسیله فحه نمایشگری که در مقابل خود دارد زاویه حرکت خود را نسبت به شمال مغناطیسی در جهت عقربه ساعت با قدرت تفکیک 1 درجه تعیین نماید.

2-1-3-3- فرکانس حامل رادیویی حامل رادیوئی سیستم V.O.R بوسیله دو موج ناوبری 30 هرتز مدوله می شود. یکی از این امواج باید چنان باشد که فازش در تمامز زوایای یک دایره به مرکز فرستنده ثابت (موج مرجع) و موج دیگر نیز فازش در تمام زوایای مختلف یک دایره به مرکز فرستنده متفاوت( موج متغیر ) می باشد.

2-3-3 فرکانس کار فرستنده V.O.R

سیستم V.O.R در باند فرکانس 975/111 الی 975/117 مگاهرتز مورد بهره برداری قرار می گیرد بعلاوه رنج فرکانسی 108 الی 975/111 مگاهرتز با اعشاری زوج نیز برای V.O.R هایی که در ترمینال نصب می شوند مورد استفاده قرار می گیرد.

2-2-3-3 درصد تغییرات مجاز فرکانس حامل V.O.R در مناطقی که فاصله کانالها 50 کیلوهرتز در نظر گرفته شده است باید کمتر از 002/0+ درصد باشد.

3-3-3 پلاریزاسیون ودقت پترن

1-3-3-3 پخش امواج V.O.R دارای پلاریزاسیون افقی بوده و جزء پلاریزه عمودی (V.P) پرتو تا حد ممکن باید کوچک باشد.

توجه:

در حال حاضر بیان کمی حداکثر اندازه جایز پلاریزاسیون عمودی ممکن نمی باشد.

2-3-3-3- دقت اطلاعات زاویه ای که توسط انتشار با پلاریزاسیون افقی در فاصله تقریبی چهار طول موج (4) برای زاویه عمودی بین صفر تا 40 درجه، 2+ درجه خواهد بود.

4-3-3 پوشش

1-4-3-3- سیستم V.O.R باید اطلاعات زاویه ای مورد نیاز هواپیما ها را به منظور عملکرد رضایت بخش واقعی در سطوح وفواصل لازم عملیاتی تا زاویه عمودی 40 درجه ایجاد کند.

توصیه: قدرت میدان در حداکثر شعاع عملکرد فرستنده V.O.R (حداکثر برد) برای عملکرد رضایت بخش سیستم باید 90کیلو وولت بر متر یا -107 دسی بل بر متر مربع باشد.

5-3-3 مدولاسیون سیگنال های ناوبری

1-5-3-3- فرکانس رادیویی حامل که در هر نقطه از فضا دریافت می شود باید بوسیله دو سیگنال 30 هرتز موسوم به سیگنال های ناوبری-طبق آنچه در زیر گفته شده-مدولاسیون دامنه شود.

الف) یک فرکانس واسطه موسوم به فرکانس حامل فرعی [10](9960 هرتز) با دامه ثابت باید بوسیله فرکانس ناوبری 30 هرتز با نسبت انحراف 15% و درصد دقت 1+% مدولاسیون فرکانس [11]بشود.

1-در V.O.R های قراردادی [12] عنصر30 هرتزی که فرکانس حامل فرعی را مدولاسیون فرکانس می کند دارای فاز ثابت در تمام زوایای مختلف پخش بوده و فاز ثابت [13] نامیده می شود.

2-در D.V.O.R بطور بر عکس فاز عنصر 30 هرتز FM در زوایای متناسبا تغییر کرده بنابراین به آن فاز متغیر [14] می گویند.

ب) عنصر 30هرتزی که روی فرکانس حامل مدولاسیون دامنه[15] می شود.

1-باری V.O.R های قراردادی این عنصر نتیجه چرخش پترن میدان بودکه باعث تغییر فاز آن در زوایای مختلف می باشد.

2-بریا D.V.O.R این عنصر دارای دامنه وفاز ثابت در تمام زوایای پخش بوده و بصورت تمام جهت نتشار می یابد وسیگنال فاز ثابت نامیده میشود.

2-5-3-3-عمق مدولاسیون فرکانس حامل بوسیله فرکانس 9960 هرتز و 30 هرتز مدوله می شود در 5 درجه بالای افق باید 28-32 درصد باشد.

4-5-3-3- درصد تغییرات فرکانس سیگنال 30 هرتز ثابت ومتغیر باید  باشد.

5-5-3-3-درصد تغییرات فرکانس سیگنال حامل فرعی(9960 هرتز)بایدباشد.

6-5-3-3-الف)در V.O.R های قراردادی درصد مدولاسیون فرکانس 9960 هرتز نباید از 35% تجاوز کند.

ب) در D.V.O.R درصد مدولاسیون فرکانس 9960 هرتز نباید از 40% تجاوز کند.

7-5-3-3-هنگامی که فاصله فرکانسی کانالها [16]در V.O.R 50کیلوهرتز انتخاب می شود،دامنه هارمونیک فرکانس 9960 هرتز نباید از مقادیری که در جدول زیر داده شده تجازو کند.